Probiotic features and in vitro and in vivo evidences on anti-Clostridium perfringens activities of novel Lactobacilli from chicken’s ceca origin

Dans cette étude, nous avons isolé et évalué le potentiel probiotique et l’effet barrière de nouvelles souches de bactéries lactiques contre l’entérite nécrotique du poulet de chair; une infection qui cause des lésions intestinales, mais aussi qui diminue le poids des oiseaux et entrainant dans certains cas leur mort. Le recours aux antibiotiques pour prévenir cette infection, mais d’une comme facteurs de croissance est prohibé depuis 2006 en Europe, par le règlement 1831/2003/CE. Ainsi, le développement de stratégies alternatives aux antibiotiques reste un objectif louable sur les plans scientifique, industriel et sociétal. Ainsi, nous avons procédé à l’isolement et évaluation de nouvelles souches de bactéries lactiques, plus particulièrement de lactobacilles, comme flores probiotiques et potentiellement protectrices contre l’entérite nécrotique. Les bactéries lactiques sont capables de produire plusieurs molécules antagonistes comme l’acide lactique, ou encore les acides gras et phénylactique, le peroxyde d’hydrogène, le diacétyle et les bactériocines. Outre cet arsenal, les bactéries lactiques bénéficient du double statut GRAS/QPS (innocuité et sécurité des souches), et sont pour autant utilisables dans divers secteurs de la biotechnologie et de l’agroalimentaire. Les bactéries lactiques sont capables de former des biofilms et d’exercer de nombreuses fonctions biologiques de grande importante, les rendant ainsi comme microorganismes de choix pour des applications probiotiques. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont porté sur la caractérisation des effets barrière et probiotique de nouvelles souches de bactéries lactiques appartenant au genre Lactobacillus, et plus particulièrement aux espèces Lactobacillus reuteri et Lb. salivarius. Ces souches ont été isolées de caeca de poulets sains élevés dans la région des Hauts-de-France. Les résultats que nous avons obtenus ont permis de mettre en évidence les activités antagonistes de ces nouvelles souches, notamment contre Clostridium perfringens; la bactérie qui est responsable de l’entérite nécrotique. Cet antagonisme est d’abord mis en évidence in vitro sur un milieu gélosé. Il est attribué à la production d’acide lactique, comme principale molécule antagoniste. Les propriétés d’agrégation, d’adhésion et de formation de biofilms de ces nouvelles souches et leur résistance aux conditions gastro-intestinales de poulets reconstituées ont également été étudiées et établies dans le cadre de cette thèse. Les souches que nous avons nouvellement isolées et sélectionnées se sont avérées être non-hémolytiques. Par ailleurs, les propriétés de résistance au procédé de lyophilisation, à la conservation ainsi que la viabilité aux conditions d’administration aux animaux ont été également élucidées. Ces critères technologiques nous ont permis d’établir la faisabilité de les produire à l’échelle avant une possible commercialisation. Les génomes des souches ayant donné des activités les plus intéressantes sur le plan de l’antagonisme et qualification probiotique ont été séquencés. Il faut noter que la validation de ces activités et plus particulièrement de l’effet anti-C. perfringens a été réalisée avec succès in vivo sur des modèles de poulets.Here, we propose the use as probiotic novel lactic acid bacteria (LAB), mainly lactobacilli for their anti-Clostridium perfringens properties. This Gram-positive, spore-forming and harmful bacterium is responsible for necrotic enteritis in broilers. This infection is characterized by severe intestinal lesions, bird weight loss and ultimately bird death. The use of antibiotics to prevent necrotic enteritis or just as growth promotors has been banned in Europe since 2006 based on the EU regulation 1831/2003/CE. Antibiotics replacement in the animal production is expected to drive fruitful and intensive projects. In this frame, we have successfully isolated novel lactobacilli strains endowed with anti-C. perfringens activity and additional probiotic features. LAB are recognized as GRAS/QPS organisms and can offer advantages for industrial applications. In this study, LAB strains were isolated from healthy chicken caeca. These LABs, mainly those belonging to Lactobacillus reuteri and Lb. salivarius species have revealed highly capabilities to inhibit in vitro C. perfringens through lactic acid production. Besides lactic acid production, these novel strains were able to form biofilms and display high aggregation and adhesion scores. These non-hemolytic strains were also studied for their resistance to simulated gastro-intestinal conditions. Technological properties as resistance to freeze-drying process, conservation and viability were determined and allowed to shape and predict scale production of these novel LAB strains. Genomes of Lactobacilli with relevant fulfilling antagonistic activities and probiotic grade were sequenced and analyzed. To conclude this study, in vivo assays were successfully tested in challenged birds. Interestingly and remarkably, these strains allowed birds to gain weight and avoid lesions caused ascribed to C. perfringens